宇宙背景辐射通俗解释（天文观测宇宙微波背景辐射）

要知道，对于我们这样的“凡人”来讲，宇宙是一个令人不可思议的地方。与宇宙所经历的时间相比，我们的一生连一瞬间都算不上。

群星宇宙

那些我们所熟知的，永恒不变的事物，比如空间，时间，在宇宙的尺度上，表现出来的样子可能和我们理解中的完全不同。

前置知识

为了回答宇宙大爆炸的起源问题，我需要讲一些前置的背景知识。

关于宇宙起源的主要理论是大爆炸理论，在不涉及其中细节的前提下，我将其总结成以下内容。

大约 137 亿年前,今天宇宙中的一切都被塞进了一个零大小的空间，随后，在某个瞬间，这个点开始膨胀。

宇宙大爆炸

随着宇宙不断膨胀

• 温度逐渐下降
• 原子得以形成
• 引力将原子聚集成团
• 从而形成恒星

时间机器

现在，我们将宇宙膨胀与恒定的光速相结合，就可以把宇宙变成一台时间机器。当我们望向星空，我们看到的不是群星现在的样子，而是之前的样子。

宇宙时间机器

我们在近处中看到的星系更为庞大，它们有着更为优雅鲜明的形状，而不是一团庞大的气体云。这是因为我们现在看到的只是这个星系几百万年前的样子，而它们已经演变了数十亿年，所以它们看上去更加成熟与庞大。

螺旋星系

另一方面，随着我们观察越来越遥远的星系，这些星系显得更年轻。

数十亿光年以外的星系在宇宙大爆炸后不久就会出现，正是因为它们发出的光要花费很长很长的时间才能到达地球，所以我们看到的是它们“婴儿时期”的样子，我们能发现，有大量的恒星在它们内部生成。

恒星诞生

但实际上，重要的是，这些星系其实和我们一样古老，由于宇宙膨胀，我们无法观测到它们现在处于宇宙的何处，但可以肯定的是它们会在更为遥远的区域。

同样重要的是，我们应该意识到，宇宙是没有中心的，这句话也可以说成，任何地方都是宇宙的中心。因为无论我们身在何处，地球上，还是十亿光年之外，宇宙中的一切事物都在远离你，一切都在远离一切。

顺便说一句，星系间的引力将它们相互聚集，与此同时宇宙膨胀的力量要将它们分离。这种相互作用，最终会使得宇宙中产生气泡或者细丝结构，而这些结构，会随着宇宙的膨胀变得越来越大。

宇宙的细丝结构

哈勃常数

你可能听说过“哈勃常数”，它用来描述宇宙膨胀的速率。目前科学界普遍认为是：每小时 8 万公里/百万光年。

也就是说，对于一个直径一百万光年的区域，它每小时膨胀 8 万公里，同理，一亿光年的区域，每小时将扩大 800 万公里。

超星系团

哈勃常数意味着整个宇宙在以超过光速的速率膨胀，意味着我们周围存在着一个现在任何科学手段都无法观测到的球体，在它之外的一切事物，远离我们的速率超过光速，也就意味着它们发出的任何光都永远无法到达地球。

不可观测的球体

可观宇宙

而这个球体就是所谓的“可观测宇宙”，相信你已经听过这个术语。我们无法观测到这以外的任何东西，这也就是为什么我们不知道宇宙到底是有限的还是无限的。

而即使它是有限的，它也不可能有边缘，而必须是循环的，就像一个轮回。因为，好吧，宇宙就是一切存在的载体嘛。不然，越过宇宙边缘的事物会发生什么呢？

基于以上事实，我们迫切的想知道宇宙大爆炸的起源于哪里，天文学家们又是在哪片星空中看到宇宙起源的？

宇宙大爆炸

答案就是，任何地方。

因为，宇宙一直都是它本身，无论从过去还是现在。它没有特定的坐标，因为它的坐标本身是随着爆炸一起膨胀的。

这就是大爆炸不久后的样子。

早期宇宙

大爆炸发生的 35 万年后，宇宙已经冷却到大约 2500 ℃，而即便这些热量会发出可见光，我们也不能看到它，因为宇宙的膨胀已经将这些电磁辐射拉长了 1000 倍，这也就意味着光子不是以可见光的形式到达，而是微波辐射，这也就是“宇宙微波背景辐射”的由来。

宇宙微博背景辐射

因此，尽管我们可以看到数十亿光年以外星系所发出的光，我们仍然可以通过“宇宙微波背景辐射”来观测星系诞生之前的样子。而这实际上就是我们观测到的最古老的东西。

令人惊叹的是，图像中那些温度高低不平的地方，正是宇宙形成细丝状结构的原因，这也是恒星诞生，生命存在的必要条件。

恒星诞生

我们很幸运，因为除了“宇宙微波背景辐射”之外，宇宙中实际上没有任何明亮的微波源，这意味着该视图是大爆炸发生 350000 年后未受污染的宇宙全景图。

那我们还能看到更久远的事物吗？

不，但也不一定

在此之前，原子才刚刚形成，而光还不能穿过基本粒子的“浓汤”。

总的来说，宇宙的中心无处不在而又处处存在，就像我说的，宇宙是个很神奇的地方。

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